- •Предисловие
- •Содержание Введение
- •I. Общие представления о магнетизме
- •II. Основы магнитных методов контроля качества Виды магнитных преобразователей
- •Способы намагничивания
- •Магнитные порошки на поверхности намагниченной детали
- •Формы электрических токов в знакопеременных и импульсных магнитных полях
- •Размагничивающее поле контролируемой детали и дефекта
- •III. Элементы теории полей, используемых для магнитного контроля Энергия магнитного поля
- •Сопряжение поверхностей двух сред с различными магнитными проницаемостями
- •Метод зеркальных отображений провода с током
- •Построение картины магнитного поля при полюсном намагничивании
- •IV. Контролируемая деталь
- •Как элемент разветвленной
- •Магнитной цепи
- •Магнитные цепи с последовательно-параллельным соединением нескольких элементов
- •Расчет цепей с постоянными магнитами
- •Магнитостатика деталей с разветвленной конфигурацией
- •Перемагничивание от одной мдс разветвленной детали
- •V. Магнитные поля рассеяния
- •Трещин, непроваров и других
- •Дефектов, выходящих
- •На поверхность
- •VI. Магнитные поля рассеяния от внутренних дефектов
- •VII. Магнитные суспензии как магнитодиэлектрики
- •VIII. Магнитные свойства основных отечественных конструкционных сталей
- •IX. Виды дефектов и особенности
- •Намагничивания для разных
- •Уровней чувствительности
- •Виды дефектов, обнаруживаемых магнитопорошковым методом
- •Факторы, влияющие на чувствительность магнитопорошкового контроля
- •Магнитопорошковый контроль, соответствующий разным уровням чувствительности
- •Некоторые технологические приемы, повышающие эффективность выявления дефектов
- •Обязательные процедуры при подготовке детали к контролю и намагничиванию
- •Особенности разных способов намагничивания в постоянном, переменном и импульсном магнитных полях
- •X. Оборудование для магнитопорошкового контроля Переносные электромагнитные намагничивающие устройства
- •Переносные устройства циркулярного намагничивания
- •Сравнительная оценка устройств циркулярного намагничивания
- •Устройства намагничивания при помощи постоянных магнитов
- •Особенности некоторых промышленных магнитопорошковых дефектоскопов
- •Примеры универсальных автоматизированных дефектоскопов
- •XI оценка качества
- •Промышленные магнитопорошковые индикаторы
- •Определение чувствительности индикаторов
- •Эталоны, тест-образцы, дефектограммы
- •XII. Причины, понижающие
- •Результаты магнитопорошкового
- •Контроля
- •Изменение формы магнитного поля рассеяния с удалением от поверхности детали и оси дефекта
- •Развитие отдельных составляющих поля рассеяния как средство повышения эффективности контроля
- •Влияние скорости намагничивания и скорости снятия внешнего поля
- •Геометрические факторы, осложняющие анализ результатов контроля
- •Понятие минимального и ложного дефекта
- •XIII. Примеры магнитопорошкового контроля сварных соединений
- •XIV. Контроль деталей машин в процессе эксплуатации и их размагничивание
- •287 Таблица 22. Способы повышения качества размагничивания деталей
- •Магнитопорошковый контроль Требования к техническим знаниям персонала по рекомендации icndt
Сопряжение поверхностей двух сред с различными магнитными проницаемостями
Ниже приводятся фрагменты теории электромагнитного поля, касающиеся сопряжения разных деталей, по которым протекает один и тот же магнитный поток.
Если линии магнитной индукции пересекают поверхность раздела двух участков магнитной цепи, имеющих различные магнитные проницаемости, под некоторым углом, то линии магнитной индукции в этой зоне изменяют свое, направление.
Найдем общие условия, которым подчиняются составляющие векторов магнитной индукции и напряженности поля на границе двух сред с различными абсолютными магнитными проницаемостями μ1, и μ2. Обе среды будем предполагать однородными и изотропными. Пусть θ1 и θ2 — углы между направлением линии магнитной индукции и направлением нормали к поверхности раздела в первой и во второй среде (рис. 49).
Рис. 49. Преломление силовых линий на границе двух сред.
Составим линейный интеграл вектора Н по контуру abcda, стороны которого ab и cd лежат в разных средах бесконечно близко к поверхности раздела. Имеем:
так как сквозь поверхность, ограниченную контуром интегрирования, не проходит электрический ток. Принимая во внимание, что ab = cd, получаем:
т.е. на поверхности раздела касательные составляющие вектора Н равны.
Представим себе замкнутую поверхность, образованную двумя плоскими поверхностями s1 и s2, следы которых в плоскости рисунка суть линии аb и cd, и цилиндрической поверхностью, пересекающейся с плоскостью рисунка по линиям bс и ad. Магнитный поток сквозь эту поверхность равен нулю. Следовательно,
откуда, приняв во внимание, что s1 = s2, находим
т.е. на поверхности раздела нормальные составляющие вектора В равны.
Из условий на поверхности раздела для векторов H и В имеем:
где μ1 и μ2 — магнитные проницаемости сопрягаемых деталей.
Большое практическое значение для магнитных методов контроля имеет вопрос о характере магнитного поля в воздухе около поверхностей стальных деталей, формы полей над дефектами и т.д. Магнитные проницаемости ферромагнитной среды и воздуха сильно разнятся между собой. Для воздуха практически μ2 = μ0. Пусть для ферромагнитной среды μ1 = 1000μ0. В таком случае имеем: tgθ1 = 1000tgθ2. Если линии магнитной индукции внутри ферромагнитной среды (рис. 50) составляют с нормалью угол θ1 = 89°, то соответствующий угол в воздухе θ2 ≈ 3°20'.
Поэтому во всех случаях, когда магнитное поле создается токами, протекающими по проводникам, расположенным в воздухе, практически можно принять θ2 = 0, т.е. считать, что линии магнитной индукции в воздухе нормальны к поверхностям тел из ферромагнитных материалов.
Рис.50. Преломление силовых линий на границе воздуха и ферромагнитной среды.
Метод зеркальных отображений провода с током
Пусть около бесконечной плоскости, ограничивающей ферромагнитную среду, для которой примем μ = ∞, расположен в воздухе параллельно плоскости провод с током i (рис. 51). Поверхность ферромагнитной среды является поверхностью равного магнитного потенциала, так как линии напряженности поля в воздухе к ней перпендикулярны.
Удалим мысленно ферромагнитную среду, заменив ее током i', являющимся зеркальным отображением в поверхности раздела действительного тока i. Ток i' примем равным току i и имеющим то же направление.
Средняя плоскость между действительным током и его зеркальным отображением, совпадающая с поверхностью раздела, является плоскостью равного магнитного потенциала. Это вытекает хотя бы из того, что линии магнитной индукции, охватывающие оба тока, должны располагаться симметрично относительно этой плоскости, что возможно только тогда, когда они ее пересекают под прямым углом.
Итак, после замены ферромагнитной среды током i' условия на граничной плоскости не изменялись. Остался без изменения и ток i в области действительного поля. Поэтому мы приходим к следующему весьма существенному ныводу: поле прямолинейного тока, проходящего в воздухе паралелъно плоской поверхности массивного тела из ферромагнитного материала, совпадает в воздухе с полем, которое образуется двумя токами — током г и его зеркальным изображением i'= i в поверхности тела в предположении, что ферромагнитная среда удалена.
Основанный на этом положении метод расчета поля называют методом зеркальных отображений. Он удобен для изучения характера намагничивания детали.
Метод зеркальных отображений, может быть распространен на случай любого числа проводников с токами, причем проводники могут иметь сечения любой формы. Этот метод, как и в случае электростатического поля, может быть использован, когда две поверхности, ограничивающие ферромагнитную среду, сходятся под углом α = π/п, где п — целое число, причем угол α отсчитывается в воздухе. Поле при α = π/2 показано на рис. 52.
Рис. 51. Картина магнитного поля Рис. 52. Картина магнитного поля вокруг
провода с током вблизи провода с током, расположенного в углу,
ферромагнитной поверхности. образованном ферромагнитными плоскостями.